一種控氮奧氏體不銹鋼大鍛件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于奧氏體不銹鋼加工領(lǐng)域，具體涉及一種控氮奧氏體不銹鋼大鍛件的制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼鍛件應(yīng)用越來(lái)越多，在某些特殊場(chǎng)合，對(duì)材料性能要 求苛刻，要求其具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和良好的結(jié)構(gòu)制造工藝性?？氐獖W氏體不銹鋼具有 優(yōu)良的耐腐蝕性能，且強(qiáng)度和耐腐蝕性良好配合，結(jié)構(gòu)制造工藝性好，是工程結(jié)構(gòu)件的首 選材料。我國(guó)大多采用〇Crl8NilOTi不銹鋼，該類鋼種含碳量高，耐腐蝕性能較差。采用 OCrlSNilOTi不銹鋼制造的工程結(jié)構(gòu)件，在組裝焊接后，為滿足工程對(duì)耐晶間腐蝕性能的要 求，必須進(jìn)行固溶處理，使工程結(jié)構(gòu)件中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型組件的制造難度加大，還無(wú)法保證 其精度。
[0003] 近年來(lái)，隨著工程設(shè)計(jì)的改進(jìn)，對(duì)于工程中精度要求高又不允許焊后熱處理的部 件，就不能再采用OCr18NiIOTi不銹鋼。OOCr18NiION控氮奧氏體不銹鋼中氮的適量增加對(duì) 于工程結(jié)構(gòu)件是非常有利的，氮在顯著提高鋼強(qiáng)度的同時(shí)，仍保持鋼的良好塑韌性。氮還提 高奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能，特別是耐局部腐蝕，如耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等。 因此，OOCrlSNilON控氮奧氏體不銹鋼在滿足強(qiáng)度要求的前提下，抗腐蝕性能好，組裝焊接 后不需進(jìn)行固溶處理，避免了結(jié)構(gòu)件熱處理變形和高溫氧化等工程問(wèn)題，既簡(jiǎn)化了制造工 藝，降低制造成本，還能保證工程結(jié)構(gòu)件所要求的制造精度，提高了運(yùn)行的安全、可靠性。
[0004] 現(xiàn)在，控氮奧氏體不銹鋼在很多領(lǐng)域中應(yīng)用逐漸增多，主要產(chǎn)品包括鍛件、板材、 棒材和管材等。但對(duì)于控氮奧氏體不銹鋼大鍛件（多350mm)，其成分、夾雜物、力學(xué)性能、 晶粒度（不粗于4級(jí)）有非常嚴(yán)格的要求。如果采用常規(guī)工藝生產(chǎn)控氮奧氏體不銹鋼大鍛 件，都會(huì)出現(xiàn)晶粒度不均勻現(xiàn)象，不符合大鍛件使用要求。因此，混晶問(wèn)題一直是大鍛件生 產(chǎn)的難點(diǎn)，為解決大鍛件混晶問(wèn)題，需要對(duì)控氮奧氏體不銹鋼大鍛件生產(chǎn)工藝進(jìn)行突破性 研究工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種控氮奧氏體不銹鋼大鍛件的制造方法，該控氮奧氏體 不銹鋼大鍛件在室溫下抗拉強(qiáng)度彡550MPa，屈服強(qiáng)度彡280MPa，伸長(zhǎng)率彡50%，斷面收縮 率彡80%;350°C高溫下，其抗拉強(qiáng)度彡410MPa，屈服強(qiáng)度彡160MPa，伸長(zhǎng)率彡40%，斷面收 縮率多75%，產(chǎn)品的晶粒度全部不粗于4級(jí)，有效解決大鍛件混晶問(wèn)題，滿足工程結(jié)構(gòu)件的 使用要求。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種控氮奧氏體不銹鋼大鍛件的制造方法，其包括如下步驟：
[0008] 1)冶煉
[0009] 按下述合金成分進(jìn)行電爐冶煉、AOD精煉、LF精煉；其中，所述控氮奧氏體不銹鋼 大鍛件的化學(xué)成分重量百分比為：C彡0? 030%，Si彡0? 8%，Mn彡2. 00%，Si:9~11%，Cr:18 ~20%，Cu彡 0? 20%，S彡 0? 015%，P彡 0? 020%，N:0? 09 ~0? 12%，B:彡 0? 0015%， 其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；
[0010] 2)模鑄澆注
[0011] 澆注溫度為1510~1520°C;
[0012] 3)電渣重熔
[0013] 電渣保護(hù)渣選用包含CaF2、A1203、CaO和MgO的四元渣系；
[0014] 熔化階段：電壓85~90V，電流12500~13500A;
[0015] 封頂階段：電壓56~62V，電流5000~7000A;
[0016] 4)鍛造
[0017]第一火均熱溫度1180~1220°C，均熱時(shí)間彡3小時(shí)，采取一鐓一拔方式，變形量> 30% ；
[0018] 第二火回爐溫度1140~1160°C，加熱保溫時(shí)間彡2小時(shí)，采取一鐓一拔方式，變形 量> 30% ;
[0019]第三火回爐溫度1100~1120°C，加熱保溫時(shí)間彡1. 5小時(shí)，采取一鐓一拔方式，變 形量> 30% ;第三火結(jié)束后空冷至室溫；
[0020] 5)固溶熱處理
[0021] 均熱溫度1020~1040°C，均熱時(shí)間多2小時(shí)。
[0022] 進(jìn)一步，步驟1)中，所述AOD精煉還原期所用脫氧劑為Al、Si復(fù)合脫氧劑，還原強(qiáng) 度為110~130%，并調(diào)整爐渣堿度為3~5。
[0023] 步驟1)中，所述Al、Si復(fù)合脫氧劑中Al與Si的質(zhì)量比為7 :3。
[0024] 步驟3)中，電渣保護(hù)渣中各組分的質(zhì)量比為：CaF2:Al203:Ca0:MgO= 72 :18 :5 : 5〇
[0025] 又，本發(fā)明制備的控氮奧氏體不銹鋼大鍛件的金相組織中晶粒度全部不粗于4 級(jí)。
[0026] 本發(fā)明制備的控氮奧氏體不銹鋼大鍛件在室溫下，其抗拉強(qiáng)度彡550MPa，屈服強(qiáng) 度彡280MPa，伸長(zhǎng)率彡50%，斷面收縮率彡80%;350°C高溫下，其抗拉強(qiáng)度彡410MPa，屈服 強(qiáng)度彡160MPa，伸長(zhǎng)率彡40%，斷面收縮率彡75%。
[0027] 本發(fā)明的工藝設(shè)計(jì)中：
[0028] (I)AOD精煉過(guò)程中采用Al、Si復(fù)合脫氧工藝，并控制還原強(qiáng)度為110~130%，爐 渣堿度為3~5,實(shí)現(xiàn)預(yù)還原對(duì)鋼液氧含量的充分脫除，營(yíng)造鋼液的過(guò)還原氣氛，并通過(guò)調(diào) 整爐渣堿度實(shí)現(xiàn)爐渣對(duì)氧化物的吸附上浮，從而改善鋼液的純凈度。
[0029] 本發(fā)明所用復(fù)合脫氧劑中Al:Si= 7 :3,Al可較為顯著降低鋼液總氧含量，但Al 脫氧產(chǎn)生的氧化物Al2O3進(jìn)入爐渣后與石灰（CaO)形成二元爐渣，由于爐渣中SiO2較少，堿 度很高，對(duì)夾雜物尤其是D類夾雜物的控制不利；Si與氧結(jié)合的能力有限，脫氧程度不足， 而且產(chǎn)生的氧化物SiO2進(jìn)入爐渣后與石灰形成二元爐渣，堿度較低，對(duì)脫硫不利。因此，本 發(fā)明兼顧以上脫氧效果及堿度控制，采用Al、Si復(fù)合脫氧并控制Al:Si的質(zhì)量比為7 :3。
[0030] (2)電渣重熔
[0031] 電渣保護(hù)渣選用CaF2:Al203:Ca0:MgO= 72 :18 :5 :5四元渣系：根據(jù)鋼成分和熔 點(diǎn)來(lái)選擇上述渣系，有利于電渣過(guò)程的穩(wěn)定、硫的去除、非金屬夾雜物的去除、表面質(zhì)量改 善，可保證鋼的成分、夾雜物、表面質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
[0032] 本發(fā)明電渣保護(hù)渣中CaF2可降低爐渣的熔點(diǎn)和粘度，使?fàn)t渣在冶煉過(guò)程中具有良 好的流動(dòng)性，從而有利于硫的去除和非金屬夾雜物的去除；Al2O3可有效地降低電導(dǎo)，增加 電阻率，使渣池溫度升高，熔化速率加快，從而使生產(chǎn)率提高，電耗降低，表面質(zhì)量改善；CaO 可提高渣的堿度，保證爐渣具有足夠的脫硫能力，適量的CaO可以降低爐渣的熔點(diǎn)，改善爐 渣流動(dòng)性；適量的MgO可以提高渣系的電阻，還會(huì)在渣池表面形成一層半凝固膜，有利電渣 過(guò)程的穩(wěn)定。
[0033] 為保證電渣錠中N含量，熔化階段采用電流12500~13500A，電壓85~90V:主要 目的是控制合適的熔速，熔速是電渣熔鑄過(guò)